EP4158291B1

EP4158291B1 - Pot magnet for a plunger coil arrangement, more particularly a plunger coil arrangement of a scale operating on the principle of electromagnetic force compensation

Info

Publication number: EP4158291B1
Application number: EP21731906.0A
Authority: EP
Inventors: Jan Gottfriedsen; Bernd Zinke
Original assignee: Wipotec GmbH
Current assignee: Wipotec GmbH
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2024-07-03
Anticipated expiration: 2041-05-25
Also published as: JP7422250B2; EP4158291A1; JP2023526848A; CN115769053A; WO2021239188A1; DE102020114058A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnettopf für eine Tauchspulenanordnung, insbesondere einer Tauchspulenanordnung einer nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation arbeitenden Waage.The invention relates to a magnet pot for a moving coil arrangement, in particular a moving coil arrangement of a scale operating according to the principle of electromagnetic force compensation.

Magnettöpfe für Tauchspulenanordnungen, die sich auch für Messzwecke eignen, sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Grundsätzlich bestehen solche Magnettöpfe aus einem Gehäuse, das meist topfförmig ausgebildet ist und einen ebenen Topfboden besitzt, von dem aus sich eine im Querschnitt kreisringförmige Gehäusewand nach oben erstreckt. Das Gehäuse kann auch einen Gehäusedeckel aufweisen, welcher beispielsweise mit der Gehäusewand verschraubt sein kann. Die Gehäusewand kann eine Ausnehmung aufweisen, die für den Durchgriff eines Arms dient, welcher eine Tauchspule trägt, die im Gehäuse aufgenommen ist. Die Tauchspule greift dabei in einen Ringspalt ein, der zwischen der inneren Umfangsfläche der Gehäusewand und der äußeren Umfangsfläche einer Magneteinheit gebildet ist, welche im Innenraum des Gehäuses vorgesehen ist. Die Magneteinheit besteht dabei aus einem Permanentmagneten, der üblicherweise als Ringmagnet mit axialer Magnetisierung ausgebildet ist, und einer am oberen Ende des Permanentmagneten vorgesehenen Polplatte zur Vergleichmäßigung des Magnetfeldes.Magnet pots for moving coil arrangements, which are also suitable for measuring purposes, are known in a wide variety of designs. Basically, such magnet pots consist of a housing, which is usually pot-shaped and has a flat pot base, from which a housing wall with a circular cross-section extends upwards. The housing can also have a housing cover, which can be screwed to the housing wall, for example. The housing wall can have a recess that serves to allow an arm to pass through, which carries a moving coil that is accommodated in the housing. The moving coil engages in an annular gap that is formed between the inner peripheral surface of the housing wall and the outer peripheral surface of a magnet unit that is provided in the interior of the housing. The magnet unit consists of a permanent magnet, which is usually designed as a ring magnet with axial magnetization, and a pole plate provided at the upper end of the permanent magnet to even out the magnetic field.

Bei einer Verwendung eines solchen Magnettopfes für Messvorrichtungen, wie einer nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation arbeitenden Waage, ist es erforderlich, dass die Position der Polplatte relativ zu einer Nullposition der Tauchspule extrem konstant gehalten wird. Hierzu hat es sich als unzureichend erwiesen, wenn der Permanentmagnet mit seiner Unterseite mit der inneren Bodenfläche des Gehäuses verklebt und die Polplatte mit der Oberseite des Permanentmagneten verbunden, beispielswiese ebenfalls verklebt, wird (siehe z.B. JP H06 64126 U . Denn Änderungen der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit können zu einer Änderung der Dicken der Klebeschichten führen und damit zu einer Änderung der axialen Position der Polplatte. Dies beeinträchtigt wiederum die Genauigkeit der Messvorrichtung.When using such a magnet pot for measuring devices, such as a scale that works according to the principle of electromagnetic force compensation, it is necessary that the position of the pole plate relative to a zero position of the plunger coil is kept extremely constant. For this purpose, it has proven insufficient if the permanent magnet is glued with its underside to the inner bottom surface of the housing and the pole plate is connected, for example also glued, to the top of the permanent magnet (see e.g. JP H06 64126 U Because changes in temperature and humidity can lead to a change in the thickness of the adhesive layers and thus to a change in the axial position of the pole plate. This in turn affects the accuracy of the measuring device.

In der DE 10 2017 110 930 B4 wird daher eine Lösung beschrieben, bei der einerseits die Position der Polplatte möglichst konstant gehalten wird und andererseits auch Änderungen des Magnetfeldes vermieden werden, wenn sich die Umgebungsbedingungen (insbesondere Temperatur und Luftfeuchtigkeit) ändern. Hierzu wird die Polplatte mittels einer starren mechanischen Verbindung mit dem Boden des Gehäuses des Magnettopfes verbunden und der Permanentmagnet wird - entkoppelt von der mechanischen Verbindung - mit der Polplatte verbunden, wobei hierzu die Oberseite des Permanentmagneten mit der Unterseite der Polplatte verklebt wird. Somit wird neben einer im Wesentlichen konstanten Position der Polplatte (hier können sich allenfalls unwesentliche Änderungen infolge der temperaturbedingten Materialausdehnung der mechanischen Verbindungselemente auswirken) erreicht, dass sich bei einer Dickenänderung der Klebeschicht und der hierdurch bedingten Änderung der Spaltbreite zwischen der Polplatte und dem Permanentmagneten die Spaltbreite zwischen der Unterseite des Permanentmagneten und dem Gehäuseboden entsprechend ändert, d.h. die Gesamtbreite der beiden Spalte bleibt gleich. Hierdurch wirken sich die Änderungen der Umgebungsbedingungen nur noch unwesentlich auf das erzeugte Magnetfeld aus, da zwar die Gesamtbreite der Spalte konstant bleibt, die beiden Spalte jedoch mit unterschiedlichen Medien (Klebstoff bzw. Luft) gefüllt sind.In the EN 10 2017 110 930 B4 A solution is therefore described in which, on the one hand, the position of the pole plate is kept as constant as possible and, on the other hand, changes in the magnetic field are avoided when the ambient conditions (in particular temperature and humidity) change. For this purpose, the pole plate is connected to the base of the housing of the magnet pot by means of a rigid mechanical connection and the permanent magnet is connected to the pole plate - decoupled from the mechanical connection - by gluing the top of the permanent magnet to the bottom of the pole plate. This means that in addition to an essentially constant position of the pole plate (at most insignificant changes due to temperature-related material expansion of the mechanical connecting elements can have an effect), if the thickness of the adhesive layer changes and the resulting change in the gap width between the pole plate and the permanent magnet, the gap width between the bottom of the permanent magnet and the housing base changes accordingly, i.e. the total width of the two gaps remains the same. As a result, changes in the ambient conditions have only an insignificant effect on the magnetic field generated, since although the total width of the gap remains constant, the two gaps are filled with different media (adhesive or air).

Nachteilig bei dieser Struktur eines Magnettopfes ist jedoch, dass gerade bei Verwendungen des Magnettopfes in Umgebungen, in denen mechanische Erschütterungen oder Vibrationen auftreten können, die Messgenauigkeit darunter leidet, dass die Einheit bestehend aus Permanentmagnet und Polplatte Positionsänderungen relativ zum Gehäuse erfährt. Zur Erhöhung der Stabilität sind zusätzliche Maßnahmen, wie zusätzliche Stütz- bzw. Stabilisierungseinrichtungen erforderlich.The disadvantage of this structure of a magnet pot, however, is that the measurement accuracy suffers when the magnet pot is used in environments where mechanical shocks or vibrations can occur, as the unit consisting of the permanent magnet and pole plate experiences position changes relative to the housing. To increase stability, additional measures such as additional support or stabilization devices are required.

Aus der JP H01 250024 A ist eine Konstruktion für einen derartigen Magnettopf bekannt, bei welcher zur Vermeidung bzw. Reduzierung von Kriecheffekten infolge von thermischer Energie, die durch die stromdurchflossene Spule erzeugt wird, die Polplatte nicht mit dem Permanentmagneten verklebt ist, sondern mittels eines wärmeleitenden Trägerelements, welches den Permanentmagneten umgreift, mit dem Boden des topfförmigen Gehäuses verbunden ist. Der Permanentmagnet ist mit dem Boden des Gehäuses verklebt.From the JP H01 250024 A A design for such a magnet pot is known in which, in order to avoid or reduce creepage effects due to thermal energy generated by the current-carrying coil, the Pole plate is not glued to the permanent magnet, but is connected to the bottom of the pot-shaped housing by means of a heat-conducting carrier element that surrounds the permanent magnet. The permanent magnet is glued to the bottom of the housing.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Magnettopf für eine Tauchspulenanordnung, insbesondere einer Tauchspulenanordnung einer nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation arbeitenden Waage, zu schaffen, der bei gleichbleibend einfachem Aufbau eine verbesserte Messgenauigkeit in Umgebungen gewährleistet, in denen mechanische Erschütterungen oder Vibrationen auftreten, und die insgesamt eine verbesserte mechanische Stabilität aufweisen.Based on this prior art, the invention is based on the object of creating a magnet pot for a moving coil arrangement, in particular a moving coil arrangement of a scale operating according to the principle of electromagnetic force compensation, which, while maintaining a simple structure, ensures improved measuring accuracy in environments in which mechanical shocks or vibrations occur and which overall has improved mechanical stability.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention solves this problem with the features of patent claim 1. Further embodiments of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass ein Magnettopf für eine Tauchspulenanordnung einer Messvorrichtung, insbesondere einer nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation arbeitenden Waage, der eingangs genannten Art hinsichtlich der erreichbaren Messgenauigkeit verbessert werden kann, wenn der mechanische Aufbau möglichst unempfindlich gegenüber Beschleunigungen, insbesondere durch Vibrationen oder Erschütterungen verursachte Beschleunigungen, ist. Die Anmelderin hat in dieser Hinsicht festgestellt, dass bei dem in der DE 10 2017 110 930 B4 beschriebenen Magnettopf die aus der Polplatte und dem Permanentmagneten bestehende Einheit mittels einer entsprechend massiv ausgebildeten starren mechanischen Verbindung gehalten sein muss, damit die gesamte Tauchspulenanordnung ausreichend stabil gegenüber Vibrationen und Stößen ist. Hierzu ist in dieser Schrift offenbart, zusätzlich zu dem den Permanentmagneten koaxial durchgreifenden Tragelement Stützelemente vorzusehen, die die Polplatte zusätzlich gegenüber dem Topfboden abstützen und die den Permanentmagneten berührungsfrei durchgreifen oder diesen umgeben. Allerdings wird durch diese Maßnahme entweder der Raumbedarf für die gesamte Einheit erhöht oder die Stärke des Permanentmagneten reduziert, wenn bei einer vorgegebenen Baugröße dessen Volumen infolge der Ausnehmungen für die Stützelemente oder den Raumbedarf für das diesen umgebende Stützelement reduziert werden muss.The invention is based on the knowledge that a magnet pot for a moving coil arrangement of a measuring device, in particular a scale operating according to the principle of electromagnetic force compensation, of the type mentioned at the beginning can be improved in terms of the achievable measuring accuracy if the mechanical structure is as insensitive as possible to accelerations, in particular accelerations caused by vibrations or shocks. In this respect, the applicant has determined that in the EN 10 2017 110 930 B4 In the magnet pot described in the document, the unit consisting of the pole plate and the permanent magnet must be held by means of a suitably solid, rigid mechanical connection so that the entire plunger coil arrangement is sufficiently stable against vibrations and shocks. For this purpose, it is disclosed in this document that, in addition to the support element that passes coaxially through the permanent magnet, support elements are provided that additionally support the pole plate against the pot base and that pass through or surround the permanent magnet without contact. However, this measure either increases the space required for the entire unit or reduces the strength of the permanent magnet if, for a given Size whose volume must be reduced due to the recesses for the support elements or the space required for the surrounding support element.

Erfindungsgemäß wird die Empfindlichkeit des Magnettopfs, insbesondere der mechanischen Verbindung der Polplatte mit dem Gehäuseboden dadurch reduziert, dass der Permanentmagnet, anders als in der DE 10 2017 110 930 B4 gefordert, nicht mit der Polplatte, sondern mit dem Gehäuseboden verbunden ist. Hierdurch wird die "schwingend" aufgehängte Masse (mögliche Schwingungen werden dabei durch eine gerade nicht vollkommen starre mechanische Verbindung zwischen der Polplatte und dem Gehäuse bzw. Gehäuseboden verursacht) reduziert, da diese nur noch durch die Masse der Polplatte gebildet ist. Der Permanentmagnet ist erfindungsgemäß mit einer der Bodenfläche des Innenraums des Gehäuses zugewandten Unterseite mit dem Gehäuseboden verklebt.According to the invention, the sensitivity of the magnet pot, in particular the mechanical connection of the pole plate with the housing base, is reduced by the permanent magnet, unlike in the EN 10 2017 110 930 B4 required, is not connected to the pole plate, but to the housing base. This reduces the "oscillating" suspended mass (possible vibrations are caused by a mechanical connection between the pole plate and the housing or housing base that is not completely rigid) because it is only formed by the mass of the pole plate. According to the invention, the permanent magnet is glued to the housing base with an underside facing the floor surface of the interior of the housing.

Somit ist die Polplatte von dem Permanentmagneten entkoppelt und nur die Polplatte muss mittels einer starren Befestigungseinrichtung mit dem Gehäuse verbunden und dabei derart positioniert werden, dass die Unterseite der Polplatte der Oberseite des Permanentmagneten zugewandt und ein Spalt mit einer vorgegebenen Spaltbreite zwischen der Unterseite der Polplatte und der Oberseite des Permanentmagneten gebildet ist.Thus, the pole plate is decoupled from the permanent magnet and only the pole plate must be connected to the housing by means of a rigid fastening device and positioned such that the underside of the pole plate faces the top side of the permanent magnet and a gap with a predetermined gap width is formed between the underside of the pole plate and the top side of the permanent magnet.

Auch bei dieser erfindungsgemäßen Lösung eines konstruktiven Aufbaus für einen Magnettopf für eine Messvorrichtung wird erreicht, dass bei Änderungen der Umgebungsbedingungen (insbesondere der Temperatur und/oder der Luftfeuchte), die zu einer Änderung der Dicke der Kleberschicht zwischen dem Topfboden und der Unterseite des Permanentmagneten führen, die Summe der Spaltbreiten des Spalts zwischen dem Topfboden und dem Permanentmagneten und des Spalts zwischen dem Permanentmagneten und der Polplatte im Wesentlichen konstant bleibt. Die Summe dieser Spaltbreiten wird allenfalls durch eine temperaturbedingte Längenänderung der mechanisch starren Verbindung zwischen dem Topfboden und der Polplatte beeinflusst, wobei dieser Effekt in der Praxis vernachlässigt werden kann.This inventive solution for a structural design for a magnet pot for a measuring device also ensures that when the ambient conditions (in particular the temperature and/or the humidity) change, which lead to a change in the thickness of the adhesive layer between the pot base and the underside of the permanent magnet, the sum of the gap widths of the gap between the pot base and the permanent magnet and the gap between the permanent magnet and the pole plate remains essentially constant. The sum of these gap widths is at most influenced by a temperature-related change in the length of the mechanically rigid connection between the pot base and the pole plate, although this effect can be neglected in practice.

Durch die geringere Masse, die mittels der (in der Praxis selbstverständlich nicht vollkommen starren) mechanischen Verbindung mit dem Gehäuse verbunden ist, ergibt sich eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Vibrationen oder Erschütterungen, die auf den Magnettopf wirken. Zudem ergibt sich der Vorteil, dass harte Stöße, die beispielsweise bei einem Transport der betreffenden Messvorrichtung auf den Magnettopf wirken, kaum zu einer Beschädigung, beispielsweise einer Deformation oder gar einem Bruch der mechanischen Verbindung führen können. Zudem kann die mechanische Verbindung eine geringere Baugröße aufweisen, so dass, bei vorgegebener Baugröße der gesamten Einheit, ein Permanentmagnet mit größerem Volumen verwendet werden kann oder sich eine insgesamt geringere Baugröße der gesamten Einheit (bestehend aus Polplatte, Permanentmagneten und mechanische Verbindung) ergibt.Due to the lower mass, which is connected to the housing by means of the mechanical connection (which is of course not completely rigid in practice), This results in a low sensitivity to vibrations or shocks that act on the magnet pot. Another advantage is that hard impacts that act on the magnet pot, for example when transporting the measuring device in question, are unlikely to cause damage, such as deformation or even breakage of the mechanical connection. In addition, the mechanical connection can be smaller in size, so that, for a given size of the entire unit, a permanent magnet with a larger volume can be used or the entire unit (consisting of pole plate, permanent magnet and mechanical connection) can be smaller overall.

Grundsätzlich kann erfindungsgemäß die Befestigungseinrichtung für das Halten und Fixieren der Position der Polplatte in beliebiger Weise ausgebildet sein. Sie muss lediglich gewährleisten, dass die Polplatte ausreichend starr mit dem Gehäuse verbunden wird und dabei eine für den jeweiligen Anwendungsfall ausreichende Starrheit aufweisen, so dass Vibrationen oder Erschütterungen, die auf das Gehäuse wirken nicht zu Relativbewegungen der Polplatte gegenüber dem Gehäuse führen. Weiterhin muss die Befestigungseinrichtung so ausgebildet sein, dass eine ausreichende Festigkeit gewährleistet ist, so dass Stöße oder Erschütterungen, die insbesondere beim Transport der betreffenden Messvorrichtung oder des Magnettopfs auftreten können, nicht zu einer Beschädigung des Magnettopfs (beispielsweise einem Verbiegen oder Brechen der Befestigungseinrichtung) führen.In principle, according to the invention, the fastening device for holding and fixing the position of the pole plate can be designed in any way. It only has to ensure that the pole plate is connected to the housing sufficiently rigidly and has sufficient rigidity for the respective application so that vibrations or shocks acting on the housing do not lead to relative movements of the pole plate with respect to the housing. Furthermore, the fastening device must be designed in such a way that sufficient strength is guaranteed so that impacts or shocks, which can occur in particular during transport of the measuring device or the magnet pot in question, do not lead to damage to the magnet pot (for example bending or breaking of the fastening device).

Erfindungsgemäß weist die Befestigungseinrichtung ein den Permanentmagneten durchgreifendes Trägerelement auf, wobei das Durchgreifen berührungslos oder zumindest derart erfolgt, dass trotz einer Berührung eine (beispielsweise gleitende) Verschiebebewegung zwischen dem Permanentmagneten und dem Trägerelement ermöglicht wird, ohne dass wesentliche radiale Klemmkräfte erzeugt werden, die zu einem Stick-Slip-Effekt bei einer Relativbewegung der Komponenten in der Richtung des Durchgreifens führen. Hierdurch wird vermieden, dass bei einer Änderung der Dicke der Kleberschicht zwischen dem Topfboden und dem Permanentmagneten und einer hierdurch verursachten Bewegung des Permanentmagneten in dessen axialer Richtung (d. h. senkrecht zum Topfboden) axiale (oder auch radiale) Kräfte auf das Trägerelement übertragen werden, die zu (plötzlichen) Bewegungen der vom Trägerelement gehaltenen Polplatte führen würden.According to the invention, the fastening device has a carrier element that passes through the permanent magnet, wherein the passage is contactless or at least such that, despite contact, a (for example sliding) displacement movement between the permanent magnet and the carrier element is made possible without significant radial clamping forces being generated, which lead to a stick-slip effect in the event of a relative movement of the components in the direction of the passage. This prevents axial (or even radial) forces from being exerted on the carrier element in the event of a change in the thickness of the adhesive layer between the pot base and the permanent magnet and a resulting movement of the permanent magnet in its axial direction (ie perpendicular to the pot base). carrier element, which would lead to (sudden) movements of the pole plate held by the carrier element.

Nach einer Ausführungsform kann das Trägerelement mit der Polplatte und/oder dem Gehäuse verschraubt sein. Insbesondere die Verbindung des Trägerelements mit dem Gehäuse, insbesondere dem Gehäuseboden, kann durch Verschrauben erfolgen. Die Verbindung zwischen der Polplatte und dem Trägerelement kann neben einem Verschrauben beispielsweise auch durch eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise verschweißen, erfolgen. Auch eine einstückige Herstellung dieser beiden Teile ist möglich.According to one embodiment, the carrier element can be screwed to the pole plate and/or the housing. In particular, the connection of the carrier element to the housing, in particular the housing base, can be made by screwing. The connection between the pole plate and the carrier element can be made not only by screwing but also by a material connection, for example by welding. It is also possible to manufacture these two parts as a single piece.

Das Trägerelement kann bei einer Herstellung als separates Element eine obere Anschlagfläche aufweisen, welche mit der Unterseite der Polplatte zusammenwirkt, und einen oberen Gewindezapfen aufweisen, der in eine Gewindebohrung der Polplatte eingreift. In gleicher Weise kann das Trägerelement eine untere Anschlagfläche aufweisen, welche mit der Bodenfläche des Innenraums des Gehäuses zusammenwirkt. Das Verschrauben des unteren Endes des Trägerelements mit dem Gehäuse kann mittels eines am unteren Ende des Trägerelements vorgesehenen Gewindezapfens erfolgen, welcher in eine Gewindebohrung im Boden des Gehäuses eingreift. Das Verschrauben kann jedoch auch in einer solchen Weise erfolgen, dass in der Unterseite des Trägerelements eine Gewindebohrung vorgesehen ist, in welcher eine Schraube eingreift, die den Boden des Gehäuses durchragt.When manufactured as a separate element, the carrier element can have an upper stop surface which interacts with the underside of the pole plate, and an upper threaded pin which engages in a threaded hole in the pole plate. In the same way, the carrier element can have a lower stop surface which interacts with the bottom surface of the interior of the housing. The lower end of the carrier element can be screwed to the housing by means of a threaded pin provided at the lower end of the carrier element which engages in a threaded hole in the bottom of the housing. However, the screwing can also be carried out in such a way that a threaded hole is provided in the underside of the carrier element, in which a screw engages which extends through the bottom of the housing.

Nach einer anderen Ausführungsform kann das Trägerelement aus einer Schraube und einer Abstandshülse bestehen, wobei die Schraube die Abstandshülse durchgreift. In diesem Fall bildet die Abstandshülse die Anschlagflächen, welche mit der Unterseite der Polplatte bzw. der Bodenfläche des Gehäuses zusammenwirken. Das vordere Ende der Schraube greift in eine Gewindebohrung in der Unterseite der Polplatte ein.According to another embodiment, the carrier element can consist of a screw and a spacer sleeve, with the screw passing through the spacer sleeve. In this case, the spacer sleeve forms the stop surfaces which interact with the underside of the pole plate or the bottom surface of the housing. The front end of the screw engages in a threaded hole in the underside of the pole plate.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Befestigungseinrichtung ein oder mehrere Stützelemente (beispielsweise drei, gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Stützelemente) umfassen, welche die Polplatte gegenüber der Bodenfläche des Innenraums des Gehäuses abstützen und welche am Außenumfang des Permanentmagnets berührungslos zu diesem oder derart mit diesem in Berührung stehend angeordnet sind, dass trotz einer Berührung eine gleitende Bewegung zwischen dem Permanentmagneten und dem einen oder mehreren Stützelementen ermöglicht wird, ohne dass wesentliche radiale Klemmkräfte erzeugt werden, die zu einem Stick-Slip-Effekt bei einer Relativbewegung der Komponenten in der Richtung der Längserstreckung der einen oder mehreren Stützelemente führen würden. Das eine oder die mehreren Stützelemente können dabei zusätzlich zu einem zentralen bzw. koaxialen Trägerelement vorgesehen sein. Die Stützelemente können lediglich durch axiale Klemmkräfte zwischen der Polplatte und dem Gehäuse, insbesondere der Bodenfläche des Gehäuses in ihrer Position fixiert sein. Durch die Anordnung der Stützelemente am Außenumfang der Polplatte können Kippbewegungen der Polplatte wirksam vermieden werden. Das eine oder die mehreren Stützelemente können auch (nur) mit ihren oberen Enden mit der Polplatte, beispielsweise der Unterseite der Polplatte, oder (nur) mit ihren unteren Enden mit dem Gehäuse, insbesondere dem Gehäuseboden, verbunden sein. Die Montage der Polplatte kann in diesem Fall auf einfache Weise mittels einer den Permanentmagneten (vorzugsweise koaxial) durchgreifende Schraube erfolgen. Ein zentrales bzw. koaxiales Stützelement, welches gleichzeitig als Abstandshalter fungiert, ist in diesem Fall nicht erforderlich.According to a further embodiment, the fastening device can comprise one or more support elements (for example three support elements arranged evenly distributed over the circumference) which support the pole plate against the bottom surface of the interior of the housing and which are attached to the outer circumference of the permanent magnet without contact with it or in such a way that they come into contact with it are arranged in such a way that, despite contact, a sliding movement between the permanent magnet and the one or more support elements is possible without generating significant radial clamping forces that would lead to a stick-slip effect in the event of a relative movement of the components in the direction of the longitudinal extension of the one or more support elements. The one or more support elements can be provided in addition to a central or coaxial carrier element. The support elements can be fixed in their position only by axial clamping forces between the pole plate and the housing, in particular the bottom surface of the housing. Tilting movements of the pole plate can be effectively avoided by arranging the support elements on the outer circumference of the pole plate. The one or more support elements can also be connected (only) with their upper ends to the pole plate, for example the underside of the pole plate, or (only) with their lower ends to the housing, in particular the housing bottom. In this case, the pole plate can be mounted in a simple manner by means of a screw that penetrates the permanent magnet (preferably coaxially). A central or coaxial support element, which also functions as a spacer, is not required in this case.

Nach einer Ausführungsform kann die Befestigungseinrichtung ein im Querschnitt hohlzylinderförmiges Stützelement umfassen, welches den Permanentmagneten an dessen Außenumfang berührungslos (bzw. derart berührend, dass keine großen axialen Kräfte übertragen werden) umgreift. Die Montage kann, wie vorstehend beschrieben, mittels einer den Permanentmagneten zentral und koaxial durchgreifenden Schraube (mit oder ohne zusätzliche Abstandshülse) erfolgen. Auch dieses Stützelement kann (nur) mit der Polplatte oder auch (nur) mit dem Gehäuseboden verbunden sein.According to one embodiment, the fastening device can comprise a support element with a hollow cylinder in cross section, which surrounds the permanent magnet on its outer circumference without contact (or in such a way that no large axial forces are transmitted). As described above, assembly can be carried out by means of a screw that passes centrally and coaxially through the permanent magnet (with or without an additional spacer sleeve). This support element can also be connected (only) to the pole plate or (only) to the housing base.

Nach einer Ausführungsform kann die Befestigungseinrichtung ausschließlich ein oder mehrere, den Permanentmagneten umgebende Stützelement umfassen, wobei die Befestigung der Polplatte dadurch erfolgt, dass diese mit dem oder den oberen Enden des oder der Stützelemente verbunden ist und das oder die unteren Enden der Stützelemente mit dem Gehäuse, insbesondere dem Gehäuseboden. Die Verbindung der oberen oder der unteren Enden kann dabei eine nicht lösbare Verbindung sein, beispielsweise eine stoffschlüssige Verbindung (inkl. der Herstellung der Polplatte und des wenigstens einen Stützelements als einstückiges Teil). Es ist auch denkbar, die Polplatte und das wenigstens eine Stützelement einstückig aus demselben Material herzustellen, welches dann allerdings ferromagnetisch sein muss. In diesem Fall muss der Querschnitt des wenigstens einen Stützelements allerdings sehr gering gewählt werden, um den magnetischen Widerstand derart groß werden zu lassen, dass ein magnetischer Kurzschluss vermieden wird. Bei dieser Variante mit einem ausschließlich den Permanentmagneten umgebenden Stützelement kann auf einen koaxialen Durchbruch des Permanentmagneten verzichtet und anstelle eines Ringmagneten ein zylinderförmiger, insbesondere kreiszylinderförmiger Permanentmagnet (mit axialer Magnetisierung) verwendet werden.According to one embodiment, the fastening device can comprise exclusively one or more support elements surrounding the permanent magnet, wherein the fastening of the pole plate is carried out by connecting it to the upper end(s) of the support element(s) and the lower end(s) of the support element(s) to the housing, in particular the housing base. The connection of the upper or lower ends can be a non-detachable connection, for example a material connection (including the manufacture of the pole plate and of the at least one support element as a one-piece part). It is also conceivable to manufacture the pole plate and the at least one support element in one piece from the same material, which then has to be ferromagnetic. In this case, however, the cross-section of the at least one support element has to be chosen to be very small in order to make the magnetic resistance so large that a magnetic short circuit is avoided. In this variant with a support element that only surrounds the permanent magnet, a coaxial opening of the permanent magnet can be dispensed with and a cylindrical, in particular circular-cylindrical permanent magnet (with axial magnetization) can be used instead of a ring magnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine erste Ausführungsform eines Magnettopfs nach der Erfindung mit einem zentralen, den Permanentmagneten koaxial durchgreifenden Trägerelement; welches beiderseits einen Gewindefortsatz aufweist und damit in entsprechende Gewindebohrungen in der Polplatte bzw. den Gehäuseboden eingreift; und
Fig. 2: eine zweite Ausführungsform eines Magnettopfs nach der Erfindung mit einem zentralen, den Permanentmagneten koaxial durchgreifenden Trägerelement; welches eine Abstandshülse und eine diese durchgreifende Schraube umfasst, und mit einem den Permanentmagneten umgebenden zusätzlichen Stützelement.

The invention is explained in more detail below with reference to embodiments shown in the drawing. In the drawing:

Fig.1: a first embodiment of a magnet pot according to the invention with a central carrier element which passes coaxially through the permanent magnet; which has a threaded extension on both sides and thus engages in corresponding threaded holes in the pole plate or the housing base; and
Fig. 2: a second embodiment of a magnet pot according to the invention with a central carrier element which passes coaxially through the permanent magnet; which comprises a spacer sleeve and a screw passing through it, and with an additional support element surrounding the permanent magnet.

Fig. 1 zeigt eine Tauchspulenanordnung 100 für eine Messvorrichtung, insbesondere eine nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation arbeitenden elektronischen Waage (nicht näher dargestellt). Fig.1 shows a moving coil arrangement 100 for a measuring device, in particular an electronic scale operating according to the principle of electromagnetic force compensation (not shown in detail).

Die Tauchspulenanordnung 100 weist einen Magnettopf 102 auf, der mit seinen wesentlichen Bestandteilen dargestellt ist, sowie eine in den Magnettopf eingreifende Tauchspule 104 der ebenfalls nicht näher dargestellten Messvorrichtung. Die Tauchspule 104 ist an einem Element der Messvorrichtung, beispielsweise an einem Hebelarm einer nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation arbeitenden elektronischen Waage angeordnet, wobei eine auf das Element wirkende Kraft, gegebenenfalls mit einem bestimmten Hebelverhältnis, auf die Tauchspule übertragen wird.The plunger coil arrangement 100 has a magnet pot 102, which is shown with its essential components, as well as a plunger coil 104 of the measuring device, which is also not shown in detail and engages in the magnet pot. The plunger coil 104 is attached to an element of the measuring device, for example to a Lever arm of an electronic balance operating according to the principle of electromagnetic force compensation, whereby a force acting on the element is transferred to the plunger coil, if necessary with a certain lever ratio.

Der Magnettopf 102 weist ein Gehäuse 106 mit einem Innenraum 108 auf, in welchem eine Magneteinheit 110 angeordnet ist. Der Magnettopf 102, insbesondere das Gehäuse 106 und die Magneteinheit 110, können im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Rotationsachse A ausgebildet sein. Dies ist jedoch nicht zwingen erforderlich, wobei in derartigen Fällen die Achse A als Längserstreckungsrichtung der betreffenden Komponenten verstanden werden kann.The magnet pot 102 has a housing 106 with an interior 108 in which a magnet unit 110 is arranged. The magnet pot 102, in particular the housing 106 and the magnet unit 110, can be designed to be essentially rotationally symmetrical to the axis of rotation A. However, this is not absolutely necessary, and in such cases the axis A can be understood as the longitudinal extension direction of the relevant components.

Die Magneteinheit umfasst einen Permanentmagneten 112, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Ringmagnet mit axialer Magnetisierung ausgebildet ist. Der Ringmagnet kann, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, einen im Querschnitt kreisförmigen Außenumfang und einen im Querschnitt kreisförmigen Durchbruch aufweisen. Die untere Stirnseite (Unterseite) des Permanentmagneten 112 ist mit einer Bodenfläche 114 des Innenraums 108 des Gehäuses 106 verklebt. Die Kleberschicht 116 weist eine Dicke d_K auf. Der Ringmagnet 112 besitzt eine zentrale, koaxiale Ausnehmung, durch welche eine Befestigungseinrichtung 118 für eine von der Magneteinheit 110 weiterhin umfasste Polplatte 120 ragt, die, ebenso wie die Befestigungseinrichtung 118, im Wesentlichen berührungslos zu dem Permanentmagneten 112 im Innenraum 108 des Gehäuses 106 angeordnet ist. Die Polplatte 120 ist oberhalb der oberen Stirnseite (Oberseite) des Permanentmagneten 112 angeordnet, wobei zwischen der Unterseite der Polplatte und der Oberseite des Permanentmagneten ein Luftspalt mit einer Spaltbreite d_L vorgesehen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Polplatte 120 eine zylindrische (insbesondere kreiszylindrische) Form auf, wobei die Umfangsfläche der Polplatte 120 mit der Umfangsfläche des Permanentmagneten 112 axial fluchtet.The magnet unit comprises a permanent magnet 112, which in the illustrated embodiment is designed as a ring magnet with axial magnetization. The ring magnet can, as in the illustrated embodiment, have an outer circumference with a circular cross section and an opening with a circular cross section. The lower end face (underside) of the permanent magnet 112 is glued to a bottom surface 114 of the interior 108 of the housing 106. The adhesive layer 116 has a thickness d _K . The ring magnet 112 has a central, coaxial recess through which a fastening device 118 for a pole plate 120 further encompassed by the magnet unit 110 protrudes, which, like the fastening device 118, is arranged in the interior 108 of the housing 106 essentially without contact with the permanent magnet 112. The pole plate 120 is arranged above the upper end face (top side) of the permanent magnet 112, wherein an air gap with a gap width d _L is provided between the underside of the pole plate and the top side of the permanent magnet. In the illustrated embodiment, the pole plate 120 has a cylindrical (in particular circular cylindrical) shape, wherein the peripheral surface of the pole plate 120 is axially aligned with the peripheral surface of the permanent magnet 112.

Die Befestigungseinrichtung 118 ist bei dem in Fig 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Trägerelement 122 ausgebildet, welches mit einem kreiszylindrischen Bereich 124 die axiale Ausnehmung des Permanentmagneten 112 durchragt. Am oberen und unteren Ende des kreiszylindrischen Bereichs 124 weist das Trägerelement jeweils einen Gewindezapfen 126 auf, wobei der untere Gewindezapfen 126 in eine Gewindebohrung im Boden des Gehäuses 106 und der obere Gewindezapfen 126 in eine Gewindebohrung (ausgehend von der Unterseite) der Polplatte 120 eingreift. Das Trägerelement 122 weist zwischen dem zylindrischen Bereich 124 und jedem der Gewindezapfen 126 eine Anschlagschulter auf, die mit der Bodenfläche 114 des Innenraums 108 des Gehäuses 106 bzw. der Unterseite der Polplatte 120 zusammenwirkt, wobei die axiale Länge des zylindrischen Bereichs 124 zwischen den beiden Anschlagschultern den Abstand zwischen der Bodenfläche 114 und der Unterseite der Polplatte 120 definieren. Dieser Abstand ist so gewählt, dass sich ein vorgegebener Wert für die Spaltbreite d_L ergibt.The fastening device 118 is in the Fig. 1 In the embodiment shown, the magnet 112 is designed as a carrier element 122, which extends through the axial recess of the permanent magnet 112 with a circular cylindrical region 124. At the upper and lower ends of the circular cylindrical region 124, the carrier element has a threaded pin 126, the lower threaded pin 126 engaging in a threaded hole in the bottom of the housing 106 and the upper threaded pin 126 engaging in a threaded hole (starting from the bottom) of the pole plate 120. The carrier element 122 has a stop shoulder between the cylindrical region 124 and each of the threaded pins 126, which cooperates with the bottom surface 114 of the interior 108 of the housing 106 or the underside of the pole plate 120, wherein the axial length of the cylindrical region 124 between the two stop shoulders defines the distance between the bottom surface 114 and the underside of the pole plate 120. This distance is selected such that a predetermined value for the gap width d _L results.

Der Permanentmagnet 112 bzw. die Polplatte 120 sind jeweils so im Innenraum 108 des Gehäuses 106 angeordnet, dass sich zwischen dem Außenumfang des Permanentmagneten 112 bzw. der Polplatte 120 und der Umfangsfläche des Innenraums 108 ein Ringspalt ergibt, in welchen die Tauchspule 104 eingreift. Die Polplatte 120 dient dabei zur Vergleichmäßigung und vor allem zur Bündelung des vom Permanentmagneten 112 erzeugten Magnetfelds in dem Ringspalt. Vorzugsweise weist der Ringspalt über seinen gesamten Umfang eine konstante Spaltbreite (in Ebenen senkrecht zur Längsachse des Permanentmagneten bzw. Ringmagnet 112) um die Polplatte 120 auf. Die Umfangsfläche des Innenraums 108 muss hierzu nicht zwingend streng kreiszylindrisch mit einem konstanten Radius ausgebildet sein. Vielmehr kann es sich als günstig erweisen, wenn die Umfangsfläche bzw. die Innenwandung des Innenraums 108 eine Vorkragung aufweist, wobei die Umfangsfläche im Bereich der Vorkragung einen kleineren Radius aufweist als oberhalb oder unterhalb der Vorkragung.The permanent magnet 112 or the pole plate 120 are each arranged in the interior 108 of the housing 106 in such a way that an annular gap is formed between the outer circumference of the permanent magnet 112 or the pole plate 120 and the circumferential surface of the interior 108, into which the plunger coil 104 engages. The pole plate 120 serves to even out and, above all, to concentrate the magnetic field generated by the permanent magnet 112 in the annular gap. The annular gap preferably has a constant gap width (in planes perpendicular to the longitudinal axis of the permanent magnet or ring magnet 112) around the pole plate 120 over its entire circumference. The circumferential surface of the interior 108 does not necessarily have to be strictly circular-cylindrical with a constant radius. Rather, it may prove advantageous if the peripheral surface or the inner wall of the interior space 108 has a projection, wherein the peripheral surface in the region of the projection has a smaller radius than above or below the projection.

Die durch das Trägerelement 122 gebildete Befestigungseinrichtung 118 für die Polplatte 120 ist mechanisch derart starr ausgebildet, dass bei mechanischen Belastungen innerhalb eines vorgegebenen Rahmens keine oder allenfalls innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegende Relativbewegungen zwischen der Polplatte 120 und dem Gehäuse 106 (beispielsweise Kipp- oder Taumelbewegungen der Polplatte um eine bzw. zwei zueinander senkrechte Achsen in einer horizontalen Ebene (bzw. einer Ebene parallel zur Bodenfläche 114 des Gehäuses 106) auftreten. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass selbst bei Vibrationen oder anderweitigen Erschütterungen während einer Messung die Position der Polplatte innerhalb des Gehäuses 106 und damit die Position der Polplatte relativ zur Tauchspule 104 ausreichend konstant ist, so dass keine oder nur innerhalb einer vorbestimmten Toleranz liegende Einflüsse auf das Messergebnis auftreten.The fastening device 118 for the pole plate 120 formed by the carrier element 122 is mechanically designed to be so rigid that, under mechanical loads within a predetermined range, no relative movements occur between the pole plate 120 and the housing 106 (for example tilting or wobbling movements of the pole plate about one or two mutually perpendicular axes in a horizontal plane (or a plane parallel to the base surface 114 of the housing 106) or at most within a predetermined tolerance). This can ensure that even in the event of vibrations or other shocks during a measurement, the position of the pole plate within the housing 106 and thus the position of the pole plate relative to the plunger coil 104 is sufficiently constant so that no influences on the measurement result occur or influences only occur within a predetermined tolerance.

Wie vorstehend bereits erläutert, wirken sich Positionsänderungen der Polplatte in jedweder Form (d. h. Kippbewegungen und translatorische Bewegungen der Polplatte, die eine Komponente in Richtung der Achse der Tauchspule bzw. des Permanentmagneten aufweisen) auf die Messgenauigkeit aus. Aus diesem Grund wurde auch eine mechanisch starre Verbindung zwischen der Polplatte 120 und dem Gehäuse 106 gewählt, wobei eine derartige mechanisch starre Verbindung zwischen den Komponenten Polplatte, Befestigungseinrichtung und Gehäuse insbesondere durch Verschrauben, Verschweißen oder durch die einschlägige Fertigung jeweils zweier dieser Komponenten erfolgen kann. Ausgeschlossen ist eine Verbindung durch reines Verkleben oder unter der Verwendung von Materialien, die unter Umwelteinflüssen, insbesondere Temperatur und Luftfeuchtigkeit, eine Volumenänderung erfahren, beispielsweise durch Aufquellen infolge von eingelagerter Feuchtigkeit.As already explained above, any form of positional changes of the pole plate (ie tilting movements and translatory movements of the pole plate that have a component in the direction of the axis of the plunger coil or the permanent magnet) affect the measurement accuracy. For this reason, a mechanically rigid connection between the pole plate 120 and the housing 106 was chosen, whereby such a mechanically rigid connection between the components pole plate, fastening device and housing can be connected in particular by screwing, welding or by the relevant manufacture of two of these components. A connection by pure gluing or by using materials that experience a change in volume under environmental influences, in particular temperature and humidity, for example by swelling as a result of stored moisture, is excluded.

Während die Polplatte 120 aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere einem ferromagnetischen Metall, beispielsweise Stahl, besteht, muss die Befestigungseinrichtung 118, insbesondere das Trägerelement 122 aus einem nicht ferromagnetischen Material hergestellt sein. Hierdurch wird eine magnetische Isolation zwischen der Polplatte 120 und dem ebenfalls aus einem ferromagnetischen Material bestehenden Gehäuse 106 erreicht, d.h. ein magnetischer Kurzschluss zwischen diesen Komponenten vermieden. Es ergibt sich somit die gewünschte hohe Dichte von Feldlinien, d.h. der gewünschte hohe magnetische Fluss, in dem Ringspalt, insbesondere zwischen der Polplatte 120, und dem Gehäuse106.While the pole plate 120 is made of a ferromagnetic material, in particular a ferromagnetic metal, for example steel, the fastening device 118, in particular the carrier element 122, must be made of a non-ferromagnetic material. This achieves magnetic insulation between the pole plate 120 and the housing 106, which is also made of a ferromagnetic material, i.e. a magnetic short circuit between these components is avoided. This results in the desired high density of field lines, i.e. the desired high magnetic flux, in the annular gap, in particular between the pole plate 120 and the housing 106.

Die Anordnung des Magneten 112 auf der Bodenfläche des Gehäuseinnenraums 108 weist gegenüber der Konstruktion gemäß der DE 10 2017 110 9 30 B4 den Vorteil auf, dass die mittels der mechanisch starren Befestigungseinrichtung 118 gehaltene Masse deutlich geringer ist. Demzufolge kann die Befestigungseinrichtung 118 kleiner bzw. leichter dimensioniert werden oder sie kann bei gleicher Dimensionierung eine weitaus größere Starrheit aufweisen, so dass es bei derselben mechanischen Belastung zu geringeren Relativbewegungen zwischen der Polplatte 120 und dem Gehäuse 106 kommt.The arrangement of the magnet 112 on the bottom surface of the housing interior 108 has, compared to the construction according to the EN 10 2017 110 9 30 B4 has the advantage that the mass held by the mechanically rigid fastening device 118 is significantly lower. As a result, the fastening device 118 can be made smaller or lighter or it can have a much greater rigidity with the same dimensions, so that there are smaller relative movements between the pole plate 120 and the housing 106 with the same mechanical load.

Weiterhin gewährleistet die vorstehend erläuterte Konstruktion eines Magnettopfs 102 ebenfalls den Vorteil, dass die Summe der Spaltbreiten zwischen der Bodenfläche 114 und der Unterseite des Permanentmagneten 112 d_K und der Oberseite des Permanentmagneten 112 und der Unterseite der Polplatte 120 d_L auch bei einer Änderung der Umgebungsbedingungen, insbesondere der Luftfeuchtigkeit unter der Temperatur, konstant bleibt. Denn ändert sich die Spaltbreite d_K in einer Richtung, so ändert sich die Spaltbreite d_L entgegengesetzt. Vergrößert sich beispielsweise die Spaltbreite d_K in der Folge erhöhter Luftfeuchtigkeit und/oder erhöhter Temperatur, so verringert sich die Spaltbreite d_L um denselben Betrag. Dies hat zur Folge, dass sich der magnetische Widerstand der durch die Kleberschicht 116 und die Luftschicht verursachten Spalte annähernd konstant bleibt, auch wenn sich die einzelnen Spaltbreiten (gegenläufig) ändern.Furthermore, the above-described construction of a magnet pot 102 also ensures the advantage that the sum of the gap widths between the bottom surface 114 and the underside of the permanent magnet 112 d _K and the top of the permanent magnet 112 and the underside of the pole plate 120 d _L remains constant even when the ambient conditions change, in particular the humidity or the temperature. This is because if the gap width d _K changes in one direction, the gap width d _L changes in the opposite direction. For example, if the If the gap width d _K decreases as a result of increased air humidity and/or increased temperature, the gap width d _L decreases by the same amount. This means that the magnetic resistance of the gaps caused by the adhesive layer 116 and the air layer remains approximately constant, even if the individual gap widths change (in opposite directions).

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Tauchspulenanordnung 200, bei welcher gleiche oder gleichartige Teile bzw. Bestandteile mit identischen Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bezeichnet sind. Fig.2 shows a further embodiment of a plunger coil arrangement 200, in which the same or similar parts or components are given identical reference numerals as in the embodiment according to Fig.1 are designated.

Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist das Trägerelement bei der Tauchspulenanordnung 200 durch eine Abstandshülse 202 und eine die Abstandshülse durchgreifende Schraube 204 gebildet. Die Schraube 204 ragt durch eine zentrale Bohrung im Boden des Gehäuses 106, wobei sich die Bohrung an der Unterseite des Gehäusebodens zur Aufnahme des Schraubenkopfs erweitern kann. Dabei sollte keines der beiden Elemente, also die Schraube 204 oder die Abstandshülse 202, aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere einem ferromagnetischen Metall, bestehen, um einen Pfad für den magnetischen Fluss und damit einen magnetischen Kurzschluss zu vermeiden. Die Abstandshülse 202 muss in jedem Fall aus einem Material bestehen, welches gegenüber Änderungen der Umweltbedingungen, insbesondere einer Änderung der Luftfeuchtigkeit, unempfindlich ist (was die Änderung seines Volumens, insbesondere seiner Länge, anbelangt).In contrast to the embodiment according to Fig.1 The carrier element in the moving coil arrangement 200 is formed by a spacer sleeve 202 and a screw 204 that passes through the spacer sleeve. The screw 204 protrudes through a central hole in the base of the housing 106, whereby the hole on the underside of the housing base can widen to accommodate the screw head. Neither of the two elements, i.e. the screw 204 or the spacer sleeve 202, should consist of a ferromagnetic material, in particular a ferromagnetic metal, in order to avoid a path for the magnetic flux and thus a magnetic short circuit. The spacer sleeve 202 must in any case consist of a material that is insensitive to changes in environmental conditions, in particular a change in air humidity (as far as the change in its volume, in particular its length, is concerned).

Bei dieser Ausführungsform eines zweiteiligen Trägerelements kann eine exakte Positionierung der Abstandshülse (zur Gewährleistung einer berührungsfreien Montage gegenüber dem Permanentmagneten 112) dadurch erfolgen, dass die Schraube in der Bohrung im Gehäuseboden exakt (und spielfrei bzw. mit einem sehr kleinen Spiel) geführt ist und dass zudem auch die Abstandshülse 202 die Schraube 204 spielfrei bzw. mit einem sehr kleinen Spiel umgreift. Zudem sollten die mit der Bodenfläche 114 bzw. der Unterseite der Polplatte 120 zusammenwirkenden Stirnflächen der Abstandshülse exakt senkrecht zu den betreffenden Flächen ausgebildet sein, so dass die Abstandshülse exakt senkrecht zur Bodenfläche 114 bzw. Fluchten mit der Längsachse der Schraube positioniert wird. Alternativ oder zusätzlich können zur Positionierung der Abstandshülse 202 und damit auch der Polplatte 120 an der Unterseite der Polplatte 120 und/oder im Gehäuseboden Vertiefungen ausgebildet sein, in welche die jeweiligen Enden der Abstandshülse 202 spielfrei bzw. mit einem sehr kleinen Spiel eingreifen. Derartige Befestigungsmaßnahmen unter Verwendung von Vertiefungen können auch auf andere Elemente übertragen werden, beispielsweise auf die Abstandselemente 206 (siehe unten).In this embodiment of a two-part carrier element, the spacer sleeve can be positioned exactly (to ensure contact-free assembly with respect to the permanent magnet 112) by guiding the screw in the hole in the housing base exactly (and without play or with a very small amount of play) and by also allowing the spacer sleeve 202 to grip the screw 204 without play or with a very small amount of play. In addition, the end faces of the spacer sleeve that interact with the base surface 114 or the underside of the pole plate 120 should be designed exactly perpendicular to the relevant surfaces, so that the spacer sleeve is positioned exactly perpendicular to the base surface 114 or in alignment with the longitudinal axis of the screw. Alternatively or additionally, the spacer sleeve 202 and thus also the pole plate 120 can be positioned on the Recesses can be formed on the underside of the pole plate 120 and/or in the housing base, into which the respective ends of the spacer sleeve 202 engage without play or with very little play. Such fastening measures using recesses can also be transferred to other elements, for example to the spacer elements 206 (see below).

Obwohl vorstehend vorausgesetzt wurde, dass die Befestigungseinrichtung 118 im Wesentlichen berührungsfrei zu dem Permanentmagneten 112 vorgesehen sein soll, so kann doch generell eine Berührung vorliegen, wenn diese so ausgestaltet ist, dass keine wesentlichen Klemmkräfte zwischen dem Permanentmagneten und der Befestigungseinrichtung wirken. Die Klemmkräfte müssen dabei so gering sein, dass sich bei einer axialen Positionsänderung des Permanentmagneten 112 kein Stick-Slip-Effekt zwischen dem Permanentmagneten 112 und der Befestigungseinrichtung 118, beispielsweise dem Trägerelement 122, ergibt. Denn hierdurch würden plötzliche Bewegungen des Permanentmagneten erzeugt, die zu Vibrationen und damit zu einer Verfälschung des Messergebnisses führen würden. So kann anstelle einer vollkommen berührungsfreien Anordnung der Befestigungseinrichtung 118 gegenüber dem Permanentmagneten 112 auch eine berührende Anordnung vorgesehen sein, wenn für ein ausreichendes Gleitvermögen zwischen den einander gegenüberstehenden Bestandteilen gesorgt ist, beispielsweise durch eine entsprechende Materialwahl und/oder eine zusätzliche Leitschicht in Form einer Flüssigkeit oder einer gelartigen Substanz zwischen den Berührungsflächen.Although it was assumed above that the fastening device 118 should be provided so as to be essentially contact-free with the permanent magnet 112, contact can generally be present if it is designed in such a way that no significant clamping forces act between the permanent magnet and the fastening device. The clamping forces must be so low that no stick-slip effect occurs between the permanent magnet 112 and the fastening device 118, for example the carrier element 122, when the position of the permanent magnet 112 changes axially. This would cause sudden movements of the permanent magnet, which would lead to vibrations and thus to a falsification of the measurement result. Thus, instead of a completely contact-free arrangement of the fastening device 118 with respect to the permanent magnet 112, a contacting arrangement can also be provided if sufficient sliding ability is ensured between the opposing components, for example by an appropriate choice of material and/or an additional conductive layer in the form of a liquid or a gel-like substance between the contact surfaces.

Zur Montage der vorstehend erläuterten Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 kann beispielsweise zunächst der Permanentmagnet 112 mit dem Topfboden 114 verklebt werden. Dies kann beispielsweise durch das vorherige Einsetzen eines Zentrierelements anstelle des Trägerelements geschehen, wobei das Zentrierelement einen Durchmesser aufweist, der dem Innendurchmesser des Durchbruchs des Permanentmagneten 112 entspricht. Nach dem Aushärten des Klebers kann das Zentrierelement wieder entfernt werden und anstelle dessen das Trägerelement 122 eingesetzt werden, welches einen geringeren Außendurchmesser aufweist als der Durchbruch des Permanentmagneten 112. Auf diese Weise kann eine berührungsfreie Montage zwischen der Befestigungseinrichtung 118 und dem Permanentmagneten erfolgen.For assembly of the above-described embodiments according to the Fig. 1 and 2 For example, the permanent magnet 112 can first be glued to the pot base 114. This can be done, for example, by previously inserting a centering element instead of the carrier element, the centering element having a diameter that corresponds to the inner diameter of the opening of the permanent magnet 112. After the adhesive has hardened, the centering element can be removed again and the carrier element 122 can be inserted instead, which has a smaller outer diameter than the opening of the permanent magnet 112. In this way, contact-free assembly between the fastening device 118 and the permanent magnet can take place.

Soll eine berührende Montage zwischen der Befestigungseinrichtung 118 und dem Permanentmagneten 112 erfolgen, so kann die Befestigungseinrichtung, z.B. das Trägerelement 122 oder auch die Abstandshülse 202 in Verbindung mit der Schraube 204, auch gleichzeitig als Zentriervorrichtung bei der Montage dienen.If a contacting assembly is to be carried out between the fastening device 118 and the permanent magnet 112, the fastening device, e.g. the carrier element 122 or the spacer sleeve 202 in conjunction with the screw 204, can also simultaneously serve as a centering device during assembly.

Es ist auch möglich, am Boden des Gehäuses 106 Zentrierhilfen für den Permanentmagneten 112 vorzusehen. Beispielsweise kann die Bodenfläche Anschlagflächen aufweisen, welche zum Zweck der Zentrierung an der Umfangsfläche des Permanentmagneten 112 angreifen. Wie schematisch in Fig. 1 dargestellt, können derartige Anschlagflächen durch einen oder mehrere Vorsprünge 128 gebildet sein, die am Gehäuseboden vorgesehen sind. Beispielsweise können drei im Winkelabstand von 120° Vorsprünge vorgesehen sein. Ein derartiger Vorsprung kann sich auch über den gesamten Umfang des Permanentmagneten 112 erstrecken. Die Höhe des oder der Vorsprünge 128 sollte relativ gering sein, um einen Stick-Slip-Effekt zwischen dem Permanentmagneten 112 und dem Vorsprung bzw. dessen Anschlagfläche bei einer Änderung der Dicke d_K der Kleberschicht 116 zu vermeiden. Die Höhe einer solchen Anschlagfläche sollte beispielsweise derart gewählt sein, dass sie sich im montierten bzw. verklebten Zustand des Permanentmagneten 112 nicht mehr als 5 bis 15 Prozent mit der Höhe des Permanentmagneten (d. h. der axialen Ausdehnung des Permanentmagneten) überlappt.It is also possible to provide centering aids for the permanent magnet 112 on the bottom of the housing 106. For example, the bottom surface can have stop surfaces which engage the peripheral surface of the permanent magnet 112 for the purpose of centering. As shown schematically in Fig.1 As shown, such stop surfaces can be formed by one or more projections 128 that are provided on the housing base. For example, three projections can be provided at an angular distance of 120°. Such a projection can also extend over the entire circumference of the permanent magnet 112. The height of the projection or projections 128 should be relatively small in order to avoid a stick-slip effect between the permanent magnet 112 and the projection or its stop surface when the thickness d _K of the adhesive layer 116 changes. The height of such a stop surface should, for example, be selected such that it does not overlap the height of the permanent magnet (ie the axial extent of the permanent magnet) by more than 5 to 15 percent when the permanent magnet 112 is mounted or glued.

Eine solche Montagehilfe in Form von Vorsprüngen bzw. Anschlagflächen kann selbstverständlich auch bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform vorgesehen sein.Such an assembly aid in the form of projections or stop surfaces can of course also be used in the Fig.2 shown embodiment may be provided.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weist die Befestigungseinrichtung zusätzlich wenigstens ein Abstandselement 206 auf. Dieses kann beispielsweise mit der Polplatte 120 verbunden sein. Das Abstandselement 206 kann als Hohlzylinder mit einer vorgegebenen (vorzugsweise relativ geringen) Wandstärke ausgebildet sein. Die Höhe bzw. axiale Ausdehnung des Hohlzylinders entspricht der Abstandshülse 202. Sie kann auch minimal größer sein, so dass mittels der Schraube 204 eine Vorspannung in dem wenigstens einen Abstandselement erzeugt wird, wenn die Schraube 204 soweit angezogen wird, dass die Abstandshülse sowohl von der Unterseite der Polplatte 120 als auch von der Bodenfläche beaufschlagt wird. Anstelle eines hohlzylinderförmigen Abstandselements 206 können selbstverständlich auch mehrere, beispielsweise drei Abstandselemente über den Umfang der Polplatte verteilt angeordnet sein, beispielsweise in einem Winkelabstand von 120°.At the Fig.2 In the embodiment shown, the fastening device additionally has at least one spacer element 206. This can be connected to the pole plate 120, for example. The spacer element 206 can be designed as a hollow cylinder with a predetermined (preferably relatively small) wall thickness. The height or axial extension of the hollow cylinder corresponds to the spacer sleeve 202. It can also be slightly larger, so that a preload is generated in the at least one spacer element by means of the screw 204 when the screw 204 is tightened so far that the spacer sleeve is acted upon both by the underside of the pole plate 120 and by the floor surface. Instead of a hollow cylindrical spacer element 206, several, for example three, spacer elements can of course also be arranged distributed over the circumference of the pole plate, for example at an angular distance of 120°.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 kann auch so abgewandelt werden, dass anstelle eines Ringmagneten 112 ein zylindrischer Magnet verwendet wird und dass die Befestigungseinrichtung 118 nur wenigstens ein den Magneten umgebendes Trägerelement aufweist. Dieses kann bereits vor der Montage mit der Polplatte 120 verbunden sein. Beispielswiese kann ein derartiges Trägerelement im Wesentlichen hohlzylinderförmig (wie in Fig. 2 dargestellt) ausgebildet sein und an seinem unteren Ende einen sich nach außen und über den gesamten Umfang erstreckenden Flansch oder mehrere Flanschbereiche, die sich ausgehend vom unteren bzw. bodenseitigen End nach außen erstrecken. Der Außenumfang des Flansches (in einer horizontalen Ebene bzw. in einer Ebene parallel zur Bodenfläche114) kann dann mit dem Gehäuse verbunden, beispielsweise mit dem Topfboden verschraubt werden. Der Außenumfang des Flansches kann dabei so ausgebildet sein, dass er als Zentriermittel beim Einbau der Polplatte mit dem so ausgebildeten Trägerelement dient, wobei der Außenumfang des Flansches so mit der Innenfläche des Gehäuseinnenraums 108 zusammenwirkt, dass sich eine genau definierte (eindeutige) Position für die Polplatte und das Trägerelement ergibt.The embodiment according to Fig.2 can also be modified in such a way that a cylindrical magnet is used instead of a ring magnet 112 and that the fastening device 118 has only at least one carrier element surrounding the magnet. This can already be connected to the pole plate 120 before assembly. For example, such a carrier element can be essentially hollow-cylindrical (as in Fig.2 shown) and at its lower end a flange extending outwards and over the entire circumference or several flange areas which extend outwards from the lower or bottom end. The outer circumference of the flange (in a horizontal plane or in a plane parallel to the bottom surface 114) can then be connected to the housing, for example screwed to the pot bottom. The outer circumference of the flange can be designed such that it serves as a centering means when installing the pole plate with the carrier element designed in this way, wherein the outer circumference of the flange interacts with the inner surface of the housing interior 108 such that a precisely defined (unique) position for the pole plate and the carrier element is obtained.

List of reference symbols

100100: TauchspulenanordnungMoving coil arrangement
102102: MagnettopfMagnet pot
104104: TauchspuleImmersion coil
106106: GehäuseHousing
108108: Innenrauminner space
110110: MagneteinheitMagnetic unit
112112: PermanentmagnetPermanent magnet
114114: BodenflächeFloor area
116116: KleberschichtAdhesive layer
118118: BefestigungseinrichtungFastening device
120120: PolplattePole plate
122122: TrägerelementSupport element
124124: zylindrischer Bereichcylindrical area
126126: GewindezapfenThreaded pin
128128: Vorsprunghead Start

200200: TauchspulenanordnungMoving coil arrangement
202202: AbstandshülseSpacer sleeve
204204: Schraubescrew
206206: AbstandselementSpacer element

dKdK: Spaltbreite der KleberschichtGap width of the adhesive layer
dLdL: Spaltbreite der LuftschichtGap width of the air layer

AA: Rotationsachse (Längserstreckungsrichtung)Rotation axis (longitudinal direction)

Claims

Pot magnet for a plunger coil arrangement, in particular a plunger coil arrangement of a scale operating on the principle of electromagnetic force compensation,
(a) having a housing (102) which comprises an interior (108) having a floor surface (114) and a circumferential surface extending perpendicularly thereto, and

(b) having a permanent magnet unit (110) arranged in the interior (108) of the housing (102), which permanent magnet unit comprises a permanent magnet (112) and a pole plate (120),

(c) the permanent magnet unit (110) being provided in the housing (102) in such a way that an annular gap for receiving a plunger coil (104) of the plunger coil arrangement (100; 200) is formed between a circumferential surface of the pole plate (120) and the circumferential surface of the interior (108) of the housing (102),

(d) the permanent magnet (112), with its lower side facing the floor surface (114) of the interior (108) of the housing (102), being glued to the floor surface (114), an adhesive layer having a thickness d_K being formed between the floor surface (114) and the lower side of the permanent magnet (112), and

(e) the pole plate (120) being connected to the housing (102) at a distance from the permanent magnet (112) by means of a rigid fastening device (118, 206) and being positioned in such a way that a lower side of the pole plate (120) faces an upper side of the permanent magnet (112) and a gap having a predetermined gap width d_L is formed between the lower side of the pole plate (120) and the upper side of the permanent magnet (112),
characterized in that

(f) the fastening device (118) comprises a carrier element (122; 202, 204) which passes through the permanent magnet (112), the passage taking place without contact or at least in such a way that, despite contact, an axial displacement movement between the permanent magnet (112) and the carrier element (122; 202, 204) is made possible without substantial radial clamping forces being generated, which, for example, lead to a stick-slip effect in the case of a relative movement of the components in the direction of passage.
Pot magnet according to claim 1, characterized in that the carrier element (122) is screwed to the pole plate (120) and/or the housing (102).
Pot magnet according to either claim 1 or claim 2, characterized in that the carrier element (122; 202, 204) comprises an upper stop surface which interacts with the lower side of the pole plate (120), and in that the carrier element (122; 202, 204) comprises a lower stop surface which interacts with the floor surface (114) of the interior (108) of the housing (102).
Pot magnet according to claim 3, characterized in that the carrier element consists of a screw (204) and a spacer sleeve (202), the screw (204) passing through the spacer sleeve (202) and the spacer sleeve (202) forming the stop surfaces.
Pot magnet according to any of the preceding claims, characterized in that the fastening device (118) has at least one support element (206) which supports the pole plate (120) against the floor surface (114) of the interior (108) of the housing (102) and which is arranged on the outer circumference of the permanent magnet (112) without contact with the latter, or in contact with the latter in such a way that, despite contact, a sliding movement between the permanent magnet (112) and the at least one support element (206) is made possible without substantial radial clamping forces being generated, which would lead to a stick-slip effect in the case of a relative movement of the components in the direction of the longitudinal extension of the at least one support element (206).
Pot magnet according to claim 5, characterized in that the fastening device (118) has a support element (206) which is hollow-cylindrical in cross section.
Pot magnet according to either claim 5 or claim 6, characterized in that the at least one support element (206) is connected to the pole plate (120).
Pot magnet according to any of claims 5 to 7, characterized in that the at least one support element (206) is connected to the housing.